EP2952706A1 - Dispositif d'échange de chaleur, ligne d'échappement d'un moteur thermique et module thermoélectrique comprenant un tel dispositif - Google Patents

Dispositif d'échange de chaleur, ligne d'échappement d'un moteur thermique et module thermoélectrique comprenant un tel dispositif Download PDF

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EP2952706A1
EP2952706A1 EP15168561.7A EP15168561A EP2952706A1 EP 2952706 A1 EP2952706 A1 EP 2952706A1 EP 15168561 A EP15168561 A EP 15168561A EP 2952706 A1 EP2952706 A1 EP 2952706A1
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phase
temperature
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Issiaka Traore
Kamel Azzouz
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Definitions

  • the invention relates to a heat exchange device, an exhaust line of a heat engine comprising such a device and a thermoelectric module comprising such a device.
  • thermoelectric elements In the automotive field, thermoelectric devices have already been proposed using elements, called thermoelectric elements, making it possible to generate an electric current in the presence of a temperature gradient between two of their opposite faces according to the phenomenon known as the effect. Seebeck. These devices are also called thermoelectric generators.
  • thermoelectric generators it is known to position these thermoelectric generators in a motor vehicle exhaust line, or even in the recirculated exhaust gas circuit for motor vehicles having such a circuit between the exhaust and the intake of the engine.
  • the objective is the use of the exhaust heat of motor vehicles to generate electrical energy.
  • thermoelectric generators when used in an exhaust line or in a recirculated exhaust gas circuit, said thermoelectric generators undergo temperatures with peaks of up to 450 ° C, for example. This requires the design of thermoelectric generators using high temperature resistant materials, or even to provide a complex system of bypass ducts to limit temperature rises in said thermoelectric generators, especially at their entrance.
  • the invention proposes to limit the thermal stresses experienced by the thermoelectric generators when they are positioned along an exhaust line of a heat engine.
  • the invention relates to a heat exchange device comprising a body intended to be positioned along a gas exhaust line and a phase change material, said body being configured to change the phase change material according to the temperature of said gases.
  • the heat exchange device thus makes it possible to carry out a passive control of the temperature of the exhaust gases and thus to smooth the temperature, in particular on the part of the thermoelectric generator intended to come into contact with said gases.
  • the device of the invention thus makes it possible to reduce the thermal stresses experienced by the thermoelectric generator.
  • thermoelectric generator the electric current delivered by the thermoelectric generator is optimized because the device of the invention reduces peaks and temperature fluctuations at its input.
  • the phase-change material makes it possible to stabilize the temperature of the fluid leaving the heat engine towards the thermoelectric generator.
  • thermoelectric module comprising a device as described above.
  • the invention also relates to an exhaust line of a heat engine comprising a device as described above, in particular upstream of a thermoelectric module.
  • thermoelectric generator 20 in a gas exhaust line 10, for example at the output of the engine 40 of a motor vehicle, in order to use the heat of its exhaust gases, this for the purpose to produce electrical energy (see figure 1 ).
  • the exhaust gas can reach high temperatures, for example of the order of 450 ° C, it is also known to provide a bypass circuit 12 with a bypass valve 14 to divert a portion of said gas. The temperature of the exhaust gas is thus controlled and the thermoelectric generator 20 is protected.
  • the invention relates to a heat exchange device 30 which makes it possible to reinforce this protection.
  • the device of the invention comprises a body intended to be positioned along a gas exhaust line and a phase change material 32, said body being configured so that the phase change material 32 changes phase according to the temperature of said gases.
  • the figure 2 illustrates a device of the invention positioned along the exhaust line 10, between the heat engine 40 and a thermoelectric generator 20.
  • the phase-change material 32 advantageously encapsulated in the body, melts and, therefore, stores heat energy by melting, that is, by solid-liquid phase change.
  • high temperature means a gas temperature higher than the solidification temperature of the phase change material 32.
  • the phase change material 32 thus makes use of its capacity for absorbing thermal energy during its phase change. Thus, the peaks and temperature fluctuations at the input of the thermoelectric generator 20 are reduced.
  • thermoelectric generator 20 The energy stored during a period when the temperature of the gases is too high allows to heat them when their temperature is too low. This allows the return of the phase change material in the solid state and, thus, to further improve the efficiency of the thermoelectric generator 20.
  • the figure 3 illustrates the case where a branch circuit 12 and its bypass valve 14 have been maintained in the exhaust line for reasons of safety in the event that the temperature of the gases is still too high despite the heat exchange device 30. It can be seen from this figure 3 , that the heat exchange device 30 according to the invention is positioned upstream of the bypass circuit 12 and therefore, that it causes losses, even when the gases do not need to be cooled.
  • the figure 4 illustrates the case where the device according to the invention is positioned along the bypass duct 12 of said exhaust line 10, with a positioning of said bypass duct upstream of the thermoelectric generator 20.
  • This positioning alternative makes it possible to optimize the case illustrated at figure 3 in terms of pressure drops.
  • said gases can be diverted by the bypass valve 14 to the device of the invention which is located in the bypass circuit 12.
  • the phase can be passed from a liquid phase to a solid phase and the gases are reheated before being sent to the thermoelectric generator 20 because the heat exchange device 30 releases the stored energy during a period when the temperature is reached. gas was too high.
  • said device 30 may also be positioned in a recirculated exhaust gas circuit of a motor vehicle, without departing from the scope of the invention (alternative not illustrated here). In this case, it is the portion of the recirculated exhaust gas flowing in said circuit that determines the phase change of said phase change material 32.
  • thermoelectric generator 20 varies according to the positioning alternatives which have just been described with the Figures 2 to 4 .
  • thermoelectric generator 20 For gas flow conditions of 43 g / s and water of 8.5 g / s constant, and for a water temperature of 76 ° C, the gain in terms of electrical power produced by the thermoelectric generator 20 will be 2.8% in the case of the positioning illustrated in figure 2 , 2.6% in the case of the positioning illustrated in figure 3 and 25.9% in the case of the positioning illustrated in figure 4 , for the same engine operating cycle.
  • thermoelectric generators 20 intended to be assembled in a motor vehicle exhaust line are usually designed using materials that must withstand high temperatures. Associated with the device of the invention 30, they may be designed from less noble materials; for example from materials of the family of plastics for example. Indeed, said device 30 will absorb the thermal stresses upstream of the thermoelectric generator 20 and thus, protect it thermally.
  • the phase change material 32 is able to store and / or restore heat during its phase changes. More precisely, it will be able to change phase at a melting temperature that is constant. Said melting temperature will preferably be between 300 and 450 ° C, in particular of the order of 337 ° C; the objective then being to stabilize the temperature upstream of the thermoelectric generator 20 to a value of less than 380 ° C.
  • thermoelectric generator 20 this example of melting temperature is not limiting.
  • phase change material 32 will also be made according to the thermoelectric elements forming the thermoelectric generator 20.
  • thermoelectric generator 20 we must here introduce the definition of the temperature of the hot face of a thermoelectric generator 20.
  • the temperature of the hot face of a thermoelectric generator 20 is the temperature measured at the thermoelectric elements that compose it. This temperature of the hot face is different from that of the exhaust gases because many interfaces separate the thermoelectric elements from the gases. exhaust, including walls of gas circulation ducts, electrical tracks, different layers of insulating materials and / or junction ...
  • the maximum temperature of the hot face is always lower than the temperature of the exhaust gas.
  • thermoelectric elements are made of materials of the Telluride type (Bi2Te3 / Sb2Te3)
  • the maximum temperature of the hot face of the thermoelectric generator 20 will be of the order of 300 ° C. This results in a particular choice of phase change material.
  • thermoelectric elements are made of silicide materials (Mg 2 Si / MnSi), for example, the maximum temperature of the hot face of the thermoelectric generator 20 will be of the order of 600 ° C .; while when the thermoelectric elements are in Skuttérudites (CoSb), the maximum temperature will be of the order of 800 ° C.
  • silicide materials Mg 2 Si / MnSi
  • CoSb Skuttérudites
  • phase change material 32 will be made by comparing its melting temperature with that of the hot face of the thermoelectric generator 20 upstream of which the device of the invention 30 will be positioned. This melting temperature will be chosen so that it is lower than the maximum temperature of the hot face of said thermoelectric generator 20. The difference between said melting temperature and the maximum temperature of the hot face of said thermoelectric generator 20 will be between 5 ° C and 50 ° C. It will be for example of the order of 10 ° C.
  • a second selection criterion of the phase change material 32 will be its latent phase change heat to guarantee a satisfactory thermal energy storage capacity.
  • phase change material 32 will belong to the family of eutectic materials and will advantageously have a latent heat of fusion of between 100 kJ / kg and 300 kJ / kg, in particular between 100 kJ / kg and 150 kJ / kg and in particular close of 115kJ / kg.
  • the body in which the phase change material is located advantageously has a low thermal resistance to ensure a good heat exchange between said material 32 and the exhaust gas.
  • FIGS. Figures 5 to 9 Several exemplary embodiments of the heat exchange device 30 are illustrated in FIGS. Figures 5 to 9 .
  • FIG. 5 illustrates a body that includes a container 34 within which the phase change material 32 is encapsulated. More particularly, said container 34 is a tube inside which the phase-change material 32 is arranged, here, in the form of a honeycomb, alternately defining gas flow passages and cells storage of the phase change material.
  • the figure 6 illustrates an exemplary body that includes a heat exchange bundle 36, 37 within which the phase change material 32 is encapsulated, particularly between additional heat exchange surfaces 37. More precisely, said heat exchange bundle 36, 37 is here of coaxial type, alternately defining gas circulation channels provided with the surfaces 37 and storage spaces of said phase-change material.
  • the figure 7 illustrates an exemplary embodiment in which the phase change material 32 is integrated directly into the exhaust line 10, upstream of a thermoelectric generator 20.
  • the figure 8 illustrates an exemplary embodiment wherein said body is configured to liner a portion of said exhaust line 10.
  • the body comprising the phase change material 32 jack a branch circuit 12, or the associated valve 14 .
  • the figure 9 illustrates, for its part, an embodiment in which the phase change material 32 is integrated directly into a bypass valve 14, a part of the body forms the body of the device according to the invention.
  • phase change material 32 will be integrated with another type of heat exchanger than the coaxial type heat exchangers.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'échange de chaleur (30) caractérisé par le fait qu'il comprend un corps destiné à être positionné le long d'une ligne d'échappement de gaz (10) et un matériau à changement de phase (32), ledit corps étant configuré pour que le matériau à changement de phase (32) change de phase en fonction de la température desdits gaz. L'invention concerne aussi une ligne d'échappement (10) d'un moteur thermique (40) comprenant un tel dispositif (30) et un module thermoélectrique (20) comprenant un tel dispositif (30).

Description

  • L'invention concerne un dispositif d'échange de chaleur, une ligne d'échappement d'un moteur thermique comprenant un tel dispositif et un module thermoélectrique comprenant un tel dispositif.
  • Dans le domaine automobile, il a déjà été proposé des dispositifs thermoélectriques utilisant des éléments, dits thermoélectriques, permettant de générer un courant électrique en présence d'un gradient de température entre deux de leurs faces opposées selon le phénomène connu sous le nom d'effet Seebeck. Ces dispositifs sont aussi appelés générateurs thermoélectriques.
  • Il est connu de positionner ces générateurs thermoélectriques dans une ligne d'échappement de véhicule automobile, voire dans le circuit de gaz d'échappement recirculés pour les véhicules automobiles présentant un tel circuit entre l'échappement et l'admission du moteur thermique. L'objectif est l'utilisation de la chaleur des gaz d'échappement des véhicules automobile pour générer de l'énergie électrique.
  • Cependant, lorsqu'ils sont utilisés dans une ligne d'échappement ou dans un circuit de gaz d'échappement recirculés, lesdits générateurs thermoélectriques subissent des températures avec des pics pouvant atteindre 450°C, par exemple. Cela nécessite de concevoir des générateurs thermoélectriques à l'aide de matériaux résistants à de hautes températures, voire de prévoir un système complexe de conduits de dérivation pour limiter les montées en température dans lesdits générateurs thermoélectriques, en particulier à leur entrée.
  • L'invention propose de limiter les contraintes thermiques subies par les générateurs thermoélectriques lorsqu'ils sont positionnés le long d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique.
  • Ainsi, l'invention concerne un dispositif d'échange de chaleur comprenant un corps destiné à être positionné le long d'une ligne d'échappement de gaz et un matériau à changement de phase, ledit corps étant configuré pour que le matériau à changement de phase change de phase en fonction de la température desdits gaz.
  • Le dispositif d'échange de chaleur selon l'invention permet de la sorte de faire un contrôle passif de la température des gaz d'échappement et ainsi, de lisser la température, en particulier sur la partie du générateur thermoélectrique destinée à entrer en contact avec lesdits gaz. Le dispositif de l'invention permet donc de réduire les contraintes thermiques subies par le générateur thermoélectrique.
  • Il permet aussi d'en simplifier la conception. En effet, il n'est plus nécessaire de prévoir sa conception avec des matériaux résistants à de hautes températures.
  • D'autre part, le courant électrique délivré par le générateur thermoélectrique est optimisé car le dispositif de l'invention réduit les pics et les fluctuations de température à son entrée.
  • Autrement dit, le matériau à changement de phase permet de stabiliser la température du fluide qui sort du moteur thermique en direction du générateur thermoélectrique.
  • Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément :
    • ledit matériau est apte à emmagasiner et/ou à restituer de la chaleur lors de ses changements de phase,
    • ledit matériau est apte à changer de phase à une température de fusion/solidification qui est constante,
    • ladite température de fusion est comprise entre 300 et 450°C, notamment de l'ordre de 337°C,
    • ledit matériau est un eutectique,
    • ledit matériau présente une chaleur latente de fusion comprise entre 100 et 300kJ/kg, notamment voisine de 115kJ/kg,
    • le corps comprend un conteneur à l'intérieur duquel le matériau à changement de phase est encapsulé,
    • ledit conteneur est un tube à l'intérieur duquel le matériau à changement de phase est arrangé sous la forme d'un nid d'abeille,
    • ledit corps comprend un faisceau d'échange de chaleur à l'intérieur duquel le matériau à changement de phase est encapsulé,
    • ledit faisceau d'échange de chaleur est de type coaxial,
    • ledit corps est configuré pour chemiser une partie de ladite ligne d'échappement.
  • L'invention concerne aussi un module thermoélectrique comprenant un dispositif tel que décrit ci-dessus.
  • L'invention concerne encore une ligne d'échappement d'un moteur thermique comprenant un dispositif tel que décrit ci-dessus, en particulier en amont d'un module thermoélectrique.
  • Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément :
    • ledit dispositif est positionné dans un conduit de dérivation de ladite ligne d'échappement,
    • ledit conduit de dérivation est situé en amont du module thermoélectrique,
    • ledit dispositif est positionné dans un circuit de gaz d'échappement recirculés de véhicule automobile de sorte que lesdits gaz d'échappement recirculés circulant dans ledit circuit déterminent le changement de phase dudit matériau à changement de phase.
  • L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'au moins un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés.
  • Sur ces dessins :
    • la figure 1 est une représentation schématique d'une ligne d'échappement comprenant un circuit de dérivation,
    • la figure 2 est une représentation schématique d'une ligne d'échappement comprenant un dispositif selon l'invention positionné le long de ladite ligne d'échappement,
    • la figure 3 est une représentation schématique d'une ligne d'échappement comprenant un circuit de dérivation et un dispositif de l'invention positionné le long de ladite ligne, ceci selon une première configuration,
    • la figure 4 est une représentation schématique d'une ligne d'échappement comprenant un circuit de dérivation et un dispositif de l'invention positionné le long de ladite ligne, ceci selon une seconde configuration,
    • la figure 5 à 9 sont des représentations schématiques de cinq exemples de réalisation du dispositif selon l'invention.
  • Il est connu de prévoir un générateur thermoélectrique 20 dans une ligne d'échappement de gaz 10, par exemple en sortie du moteur thermique 40 d'un véhicule automobile, afin d'utiliser la chaleur de ses gaz d'échappement, ceci dans le but de produire de l'énergie électrique (voir figure 1). Cependant, les gaz d'échappement pouvant atteindre des températures élevées, par exemple de l'ordre de 450°C, il est aussi connu de prévoir un circuit de dérivation 12 avec une soupape de dérivation 14 pour dériver une partie desdits gaz. La température des gaz d'échappement est ainsi contrôlée et le générateur thermoélectrique 20 est protégé.
  • L'invention concerne un dispositif d'échange de chaleur 30 qui permet de renforcer cette protection.
  • Ainsi, le dispositif de l'invention 30 comprend un corps destiné à être positionné le long d'une ligne d'échappement de gaz 10 et un matériau à changement de phase 32, ledit corps étant configuré pour que le matériau à changement de phase 32 change de phase en fonction de la température desdits gaz.
  • La figure 2 illustre un dispositif de l'invention 30 positionné le long de la ligne d'échappement 10, entre le moteur thermique 40 et un générateur thermoélectrique 20. Lorsque la température des gaz sortant du moteur 40 est trop haute, le matériau à changement de phase 32, avantageusement encapsulé dans le corps, fond et, par conséquent, emmagasine de l'énergie thermique par fusion, autrement dit, par changement de phase solide-liquide. On entend par température trop haute, une température des gaz supérieure à la température de solidification du matériau à changement de phase 32.
  • Le matériau à changement de phase 32 met donc à profit sa capacité d'absorption d'énergie thermique pendant son changement de phase. C'est ainsi que sont réduits les pics et les fluctuations de température en entrée du générateur thermoélectrique 20.
  • L'énergie emmagasinée lors d'une période où la température des gaz est trop élevée permet de les réchauffer lorsque leur température est trop basse. Cela permet le retour du matériau à changement de phase à l'état solide et, ainsi, d'améliorer encore le rendement du générateur thermoélectrique 20.
  • La figure 3 illustre le cas où un circuit de dérivation 12 et sa soupape de dérivation 14 ont été maintenu dans la ligne d'échappement, ceci pour des raisons de sécurité au cas où la température des gaz serait encore trop élevée malgré le dispositif d'échange de chaleur 30. On peut constater sur cette figure 3, que le dispositif d'échange de chaleur 30 selon l'invention est positionné en amont du circuit de dérivation 12 et donc, qu'il provoque des pertes de charge, même quand les gaz n'ont pas besoin d'être refroidis.
  • La figure 4 illustre le cas où le dispositif selon l'invention 30 est positionné le long du conduit de dérivation 12 de ladite ligne d'échappement 10, avec un positionnement dudit conduit de dérivation en amont du générateur thermoélectrique 20. Cette alternative de positionnement permet d'optimiser le cas illustré à la figure 3 en terme de pertes de charge. Dans le cas de cette alternative, quand la température des gaz est faible, lesdits gaz peuvent être détourné par la soupape de dérivation 14 vers le dispositif de l'invention 30 qui est situé dans le circuit de dérivation 12. Ainsi, le matériau à changement de phase peut repasser d'une phase liquide à une phase solide et les gaz sont réchauffés avant d'être envoyé vers le générateur thermoélectrique 20 car le dispositif d'échange de chaleur 30 libère l'énergie emmagasinée lors d'une période où la température des gaz était trop élevée.
  • Il est à noter que ledit dispositif 30 pourra aussi être positionné dans un circuit de gaz d'échappement recirculés de véhicule automobile, ceci sans sortir du cadre de l'invention (alternative non illustrée ici). Dans ce cas, il s'agit de la portion des gaz d'échappement recirculés circulant dans ledit circuit qui déterminent le changement de phase dudit matériau à changement de phase 32.
  • Il est à noter que la puissance électrique générée par générateur thermoélectrique 20 varie en fonction des alternatives de positionnement qui viennent d'être décrites avec les figures 2 à 4.
  • Ainsi, pour des conditions de débit de gaz de 43g/s et d'eau de 8,5g/s constants, et pour une température d'eau de 76°C, le gain en termes de puissance électrique produite par le générateur thermoélectrique 20 sera de 2,8% dans le cas du positionnement illustré à la figure 2, de 2,6% dans le cas du positionnement illustré à la figure 3 et de 25,9% dans le cas du positionnement illustré à la figure 4, pour un même cycle de fonctionnement moteur.
  • De plus, les générateurs thermoélectriques 20 destinés à être assemblés dans une ligne d'échappement de véhicule automobile sont habituellement conçus à l'aide de matériaux devant résister à de hautes températures. Associés au dispositif de l'invention 30, ils pourront être conçus à partir de matériaux moins nobles ; par exemple à partir de matériaux de la famille des plastiques par exemple. En effet, ledit dispositif 30 absorbera les contraintes thermiques en amont du générateur thermoélectrique 20 et ainsi, le protégera thermiquement.
  • Comme cela vient d'être décrit, le matériau à changement de phase 32 est apte à emmagasiner et/ou à restituer de la chaleur lors de ses changements de phase. Plus précisément, il sera apte à changer de phase à une température de fusion qui est constante. Ladite température de fusion sera de préférence comprise entre 300 et 450°C, notamment de l'ordre de 337°C ; l'objectif étant alors de stabiliser la température en amont du générateur thermoélectrique 20 à une valeur inférieure à 380°C.
  • Cependant, cet exemple de température de fusion n'est pas limitatif. Le choix du matériau à changement de phase 32 sera aussi fait en fonction des éléments thermoélectriques formant le générateur thermoélectrique 20.
  • Pour cela, il nous faut ici introduire la définition de la température de la face chaude d'un générateur thermoélectrique 20.
  • La température de la face chaude d'un générateur thermoélectrique 20 est la température mesurée au niveau des éléments thermoélectriques qui le composent. Cette température de la face chaude est différente de celle des gaz d'échappement car de nombreuses interfaces séparent les éléments thermoélectriques des gaz d'échappement, notamment des parois de conduits de circulation des gaz, des pistes électriques, différentes couches de matériaux isolants et/ou de jonction...
  • Il est à noter que la température maximale de la face chaude est toujours inférieure à la température des gaz d'échappement.
  • Ainsi, lorsque les éléments thermoélectriques sont en matériaux de type Tellurures (Bi2Te3/Sb2Te3), la température maximale de la face chaude du générateur thermoélectrique 20 sera de l'ordre de 300°C. Cela entraine un choix de matériau à changement de phase 32 particulier.
  • De même, lorsque les éléments thermoélectriques sont en matériaux de type Siliciures (Mg2Si/MnSi), par exemple, la température maximale de la face chaude du générateur thermoélectrique 20 sera de l'ordre de 600°C ; tandis que lorsque les éléments thermoélectriques sont en Skuttérudites (CoSb), la température maximale sera de l'ordre de 800°C.
  • Le choix du matériau à changement de phase 32 se fera par comparaison de sa température de fusion à celle de la face chaude du générateur thermoélectrique 20 en amont duquel le dispositif de l'invention 30 sera positionné. Cette température de fusion sera choisie de telle sorte qu'elle soit inférieure à la température maximale de la face chaude dudit générateur thermoélectrique 20. La différence entre ladite température de fusion et la température maximale de la face chaude dudit générateur thermoélectrique 20 sera comprise entre 5°C et 50°C. Elle sera par exemple de l'ordre de 10°C.
  • Un second critère de sélection du matériau à changement de phase 32 sera sa chaleur latente de changement de phase pour lui garantir une capacité de stockage d'énergie thermique satisfaisante.
  • Un exemple préféré de matériau à changement de phase 32 appartiendra à la famille des matériaux eutectiques et présentera, avantageusement, une chaleur latente de fusion comprise entre 100kJ/kg et 300kJ/kg, notamment entre 100kJ/kg et 150kJ/kg et en particulier voisine de 115kJ/kg.
  • Le corps dans lequel le matériau à changement de phase est situé présente avantageusement une faible résistance thermique afin d'assurer un bon échange thermique entre ledit matériau 32 et les gaz d'échappement.
  • Plusieurs exemples de réalisation du dispositif d'échange de chaleur 30 sont illustrés aux figures 5 à 9.
  • L'exemple de la figure 5 illustre un corps qui comprend un conteneur 34 à l'intérieur duquel le matériau 32 à changement de phase est encapsulé. Plus particulièrement, ledit conteneur 34 est un tube à l'intérieur duquel le matériau à changement de phase 32 est arrangé, ici, sous la forme d'un nid d'abeille, définissant de façon alternative des conduits de passage des gaz et des cellules de stockage du matériau à changement de phase.
  • La figure 6 illustre un exemple de corps qui comprend un faisceau d'échange de chaleur 36, 37 à l'intérieur duquel le matériau à changement de phase 32 est encapsulé, en particulier entre des surfaces additionnelles 37 d'échange de chaleur. Plus précisément, ledit faisceau d'échange de chaleur 36, 37 est ici de type coaxial, définissant alternativement des canaux de circulation des gaz, munis des surfaces 37 et des espaces de stockage dudit matériau à changement de phase.
  • La figure 7 illustre un exemple de réalisation dans lequel le matériau à changement de phase 32 est intégré directement dans la ligne d'échappement 10, en amont d'un générateur thermoélectrique 20.
  • La figure 8 illustre un exemple de réalisation dans lequel ledit corps est configuré pour chemiser une partie de ladite ligne d'échappement 10. En particulier, ici, le corps comprenant le matériau à changement de phase 32 chemise un circuit de dérivation 12, voire la soupape associée 14.
  • La figure 9 illustre, quant à elle, un exemple de réalisation dans lequel le matériau à changement de phase 32 est intégré directement à une soupape de dérivation 14 dont une partie du corps forme le corps du dispositif conforme à l'invention.
  • Il est à noter que ces exemples de réalisation du dispositif d'échange de chaleur 30 selon l'invention ne sont pas associés à une configuration prédéfinie de ligne d'échappement 10. Bien que l'exemple illustré à la figure 9 soit particulièrement adapté à une configuration de ligne d'échappement comprenant un circuit de dérivation 12 et une soupape associée 14, il est aussi possible d'associer les exemples illustrés aux figures 5 à 8 à une ligne d'échappement 10 comprenant un circuit de dérivation 12.
  • Les exemples de réalisation décrits ci-dessus peuvent être combinés entre eux et adaptés sans limitation à l'ensemble des lignes d'échappement décrites avec les figures 2, 3 et 4.
  • Il est à noter que des variantes de réalisation sont bien sûr possibles. Notamment, dans un exemple de réalisation supplémentaire (non illustré), le matériau à changement de phase 32 sera intégré à un autre type d'échangeur de chaleur que les échangeurs de chaleur de type coaxiaux.

Claims (12)

  1. Dispositif d'échange de chaleur (30) caractérisé par le fait qu'il comprend un corps destiné à être positionné le long d'une ligne d'échappement de gaz (10) et un matériau à changement de phase (32), ledit corps étant configuré pour que le matériau à changement de phase (32) change de phase en fonction de la température desdits gaz.
  2. Dispositif (30) selon la revendication précédente, dans lequel ledit matériau (32) est apte à changer de phase à une température de fusion/solidification qui est constante.
  3. Dispositif (30) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel ledit matériau (32) est un eutectique.
  4. Dispositif (30) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le corps comprend un conteneur (34) à l'intérieur duquel le matériau à changement de phase (32) est encapsulé.
  5. Dispositif (30) selon la revendication précédente, dans lequel ledit conteneur (34) est un tube à l'intérieur duquel le matériau à changement de phase (32) est arrangé sous la forme d'un nid d'abeille.
  6. Dispositif (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit corps comprend un faisceau d'échange de chaleur (36, 37) à l'intérieur duquel le matériau à changement de phase (32) est encapsulé.
  7. Dispositif (30) selon la revendication précédente, dans lequel ledit faisceau d'échange de chaleur (36, 37) est de type coaxial.
  8. Dispositif (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit corps est configuré pour chemiser une partie de ladite ligne d'échappement (10).
  9. Ligne d'échappement (10) d'un moteur thermique (40) comprenant un dispositif (30) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  10. Ligne d'échappement (10) selon la revendication précédente, dans laquelle ledit dispositif (30) est positionné dans un conduit de dérivation (12) de ladite ligne d'échappement (10).
  11. Ligne d'échappement (10) selon la revendication précédente, dans laquelle ledit conduit de dérivation (12) est situé en amont d'un module thermoélectrique (20).
  12. Ligne d'échappement (10) selon la revendication 9, dans laquelle ledit dispositif (30) est positionné dans un circuit de gaz d'échappement recirculés de véhicule automobile de sorte que lesdits gaz d'échappement recirculés circulant dans ledit circuit déterminent le changement de phase dudit matériau à changement de phase (32).
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